活性炭載鉑催化甲醛的氧化，這種能催化甲醛的活性炭催化劑加工方法復(fù)雜，需要將鎢浸漬的木質(zhì)活性炭載入鉑催化劑。如果有想了解的可以先咨詢一下我們的技術(shù)。

　　甲醛是什么?

　　甲醛是一種無色，易燃的，強(qiáng)烈氣味的有機(jī)化合物和是重要的化工原料為先導(dǎo)，許多廣泛使用的材料和制造型中工業(yè)化學(xué)化合物。每年用于生產(chǎn)家庭用品的大量甲醛(數(shù)百萬噸)，如洗發(fā)水，口紅，牙膏，疫苗，消毒劑，紙制品涂料，永久壓榨衣物和液體涂料。甲醛主要用于生產(chǎn)工業(yè)樹脂，廣泛用于家具制造和建筑行業(yè)的各種材料，包括絕緣材料，膠水和粘合劑，刨花板，膠合板和纖維板。由于其高揮發(fā)性，甲醛從家具和建筑材中釋放到空氣，是室內(nèi)空氣污染的主要來源。甲醛對人類和動(dòng)物危害很大。長期與甲醛接觸，即使?jié)舛葍H為幾ppm，也會(huì)出現(xiàn)問題。因此，甲醛是室內(nèi)空氣的主要污染物。

　　甲醛的處理方法

　　目前已經(jīng)開發(fā)出各種技術(shù)來去除室內(nèi)空氣中的甲醛，包括通過活性炭材料進(jìn)行物理吸附，化學(xué)吸收，用紫外線照射進(jìn)行光催化氧化，等離子體降解和催化燃燒等。然而，這些方法受到有限的吸附能力的限制，需要光源或具有高能量消耗的昂貴的等離子設(shè)備等。由于需求是反應(yīng)溫度低和能耗低，所以我的技術(shù)員更加關(guān)注完全催化氧化以消除室內(nèi)甲醛污染。在這個(gè)過程中，甲醛被催化氧化成CO 2和H 2 O運(yùn)用催化劑在室溫下協(xié)助。在環(huán)境溫度下，需要高活性的催化劑才能完全轉(zhuǎn)化室內(nèi)空氣中的低濃度甲醛。能在低溫下將甲醛完全氧化的催化劑分為兩類：負(fù)載型鉑族金屬(如鉑，鈀，金和銀)和過渡金屬氧化物如CuO，MnO 2和TiO2等。由于貴金屬比較貴所以有必要開發(fā)一種可以通過具有成本效益的方法有效地氧化室內(nèi)空氣中甲醛的催化劑。所以我們開發(fā)出了活性炭催化劑使用鎢浸漬的活性炭再載入鉑來進(jìn)行制備。

　　活性炭催化劑分析與表征

　　首先是電子顯微鏡，圖1顯示了活性炭(a)，高溫活化后的活性炭(b)，鎢浸漬活性炭(c)和鎢浸漬活性炭載鉑催化劑(d)的形態(tài)。SEM圖像(圖1a)顯示了在CO 2氣氛下在800℃下氣化的固體炭的形態(tài)。其多孔表面是由高溫下的CO 2蝕刻過程所貢獻(xiàn)的。高溫活化后的活性炭變得高度多孔，在1000°C碳化后，炭中形成了更多的孔和通道(圖2b)。鎢浸漬活性炭樣品中原始的活性炭結(jié)構(gòu)似乎消失了(圖1c)，因?yàn)樵诟邷叵禄钚蕴亢脱趸�鎢之間的碳熱還原反應(yīng)破壞了活性炭結(jié)構(gòu)�；钚蕴康谋诒砻媲度肓酥睆皆�3到10 nm之間的納米粒子(圖1c)，根據(jù)XRD結(jié)果，這意味著這些納米粒子應(yīng)為碳化鎢結(jié)構(gòu)。在鎢浸漬活性炭樣品中加入1.0%鉑后，表面形態(tài)無明顯變化(圖1d)。

　　圖1：活性炭掃描電子顯微鏡(FESEM)圖像。

　　甲醛完全氧化的測試

　　在將反應(yīng)氣體從旁路流切換到活性炭催化劑床之后，通過在線殘留氣體分析儀分析的流出氣體(入口氣體成分：400 ppm甲醛，20%O 2和Ar)。反應(yīng)在室溫下以GHSV=50,000h-1進(jìn)行。在將反應(yīng)氣體從旁路流切換到裝有活性炭催化劑樣品(鎢浸漬活性炭載1.0%鉑)的反應(yīng)器后，甲醛的濃度(m/z=30)穩(wěn)定降低至較低水平，而反應(yīng)產(chǎn)物CO 2和H 2 O逐漸增加并在一小時(shí)后達(dá)到穩(wěn)定水平。氣體分析儀在排放氣體中未檢測到CO和甲酸鹽，這表明甲醛已完全氧化為CO 2和H 2 O。

　　活性炭內(nèi)鉑負(fù)載的影響

　　活性炭中金屬的負(fù)載量在負(fù)載型催化劑的催化性能中起關(guān)鍵作用。制備了具有不同鉑含量的活性炭樣品并測試了甲醛的完全氧化，其活性如圖2所示。發(fā)現(xiàn)在活性炭催化劑上，甲醛的轉(zhuǎn)化率隨鉑負(fù)載量的增加在0.1-1.0 wt%范圍內(nèi)增加。金屬催化劑的活性通常隨著低含量下負(fù)載量的增加而增加，因?yàn)榇呋瘎┲械幕钚圆课浑S金屬負(fù)載量的增加而增加。然而，金屬負(fù)載的額外增加可能不會(huì)進(jìn)一步增加甲醛的轉(zhuǎn)化率。當(dāng)金屬負(fù)載超過特定值時(shí)，金屬含量的進(jìn)一步增加不會(huì)由于金屬顆粒的團(tuán)聚和燒結(jié)而增加活性位點(diǎn)的數(shù)目，從而導(dǎo)致催化劑穩(wěn)定性降低。

　　圖2：使用不同的鉑負(fù)載活性炭催化劑，反應(yīng)溫度對甲醛轉(zhuǎn)化率的影響。

　　鎢浸漬對活性炭載鉑催化劑的促進(jìn)作用

　　已經(jīng)提出了用于甲醛氧化反應(yīng)的兩個(gè)途徑。第一途徑在鉑活性位點(diǎn)上遵循三個(gè)步驟：HCHO→H 2 CO 2→HCO 2→CO 2 。該機(jī)理涉及甲酸鹽被O 2直接氧化成CO 2。第二種途徑是HCHO→CO→CO 2。活性炭內(nèi)鎢納米結(jié)構(gòu)的存在增加了鉑的分散性，從而提高了對甲醛氧化的催化性能。鎢浸漬活性炭可以產(chǎn)生更多的負(fù)電子表面性能。也就是說，鎢納米結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電子給體效應(yīng)提高了氧化催化劑上吸附的類CO物質(zhì)的能力。還可以與水分反應(yīng)生成鎢-OH，并在低溫下促進(jìn)鉑原子上的CO氧化，從而提高了活性炭催化劑對甲醛氧化的穩(wěn)定性。

　　活性炭載鉑催化甲醛的氧化中的測試發(fā)現(xiàn)，新研發(fā)的這種氧化甲醛的活性炭催化劑效果還不錯(cuò)。經(jīng)過特殊加工工藝將活性炭浸漬負(fù)載金屬從而獲得催化性能。在對甲醛的氧化測試中發(fā)現(xiàn)這款材料能在低溫(25–50°C)下?lián)碛型耆�氧化甲醛的活性和穩(wěn)定性。

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